[发明专利]一种铁锰氧体-金纳米催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铁锰氧体‑金纳米催化剂及其制备方法，该铁锰氧体‑金纳米催化剂包括铁锰氧体、纳米金颗粒和负价金离子，纳米金颗粒和负价金离子共同沉积在铁锰氧体表面。其制备方法包括以铁锰氧体、超纯水和Au³⁺溶液为原料制备铁锰氧体‑Au³⁺分散液；对铁锰氧体‑Au³⁺分散液进行还原反应制得催化剂。本发明铁锰氧体‑金纳米催化剂具有经济效益好、稳定性好、催化活性高、重复利用性能好、易于回收利用等优点，是一种可以广泛使用的经济型芬顿催化剂，能够高效降解去除环境中的有机污染物，有着很好的应用价值和应用范围。同时，本发明制备方法具有原料来源广、成本低廉、无需特殊设备等优点，适合于大规模制备，有利于工业化生产。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，涉及一种铁氧体-金纳米催化剂及其制备方法，具体涉及一种铁锰氧体-金纳米催化剂及其制备方法。

背景技术

光芬顿技术是在传统芬顿反应的基础上发展起来的，是一种利用太阳光等自然能源作为辅助能源，从而对水体中的有机污染物进行高效降解的新型高级氧化技术。均相光芬顿反应中，Fe²⁺催化过氧化氢(H₂O₂)产生具有强氧化性的活性自由基(羟基自由基，·OH)，对水体中的有机污染物进行氧化，从而达到降解有机污染物的目的，反应利用光源作为辅助，促进Fe²⁺的还原再生，以减少污泥的产生，实现对催化剂的重复利用。但是，均相光芬顿反应中存在Fe²⁺再生效率低、可适应的pH范围窄等缺陷，这限制了其进一步应用。因此，研究者们发展了非均相光芬顿技术，以含Fe固体催化剂作为芬顿试剂，促进H₂O₂分解产·OH，在光存在时，Fe²⁺在催化剂表面得到再生，同时由于固体催化剂稳定的结构而扩大其pH适应范围。在这种情况下，发展一种制备简单、高效、绿色安全的非均相光芬顿催化剂是该技术能实际应用的前提条件。

铁锰氧体(MnFe₂O₄，MFO)是一类良好的光芬顿材料，但是它易沉聚、对光的吸收利用率较低、光芬顿催化活性较低等缺陷，这也限制了其在非均相光芬顿催化领域中的广泛应用。因此，寻找合适的方法提高MFO的光芬顿活性对发展高效的非均相光芬顿催化材料并将其应用于水体有机污染的处理具有十分重要的意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种经济效益好、稳定性好、催化活性高、重复利用性能好、易于回收利用的铁锰氧体-金纳米催化剂及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种铁锰氧体-金纳米催化剂，所述铁锰氧体-金纳米催化剂包括铁锰氧体、纳米金颗粒和负价金离子，所述纳米金颗粒和负价金离子共同沉积在铁锰氧体表面。

上述的铁锰氧体-金纳米催化剂，进一步改进的，所述铁锰氧体-金纳米催化剂中纳米金颗粒和负价金离子的总含量为1.15wt％～3.92wt％。

上述的铁锰氧体-金纳米催化剂，进一步改进的，所述铁锰氧体为纳米颗粒，粒径为20nm～100nm。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的铁锰氧体-金纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将铁锰氧体与超纯水混合，超声，加入Au³⁺溶液，搅拌，得到铁锰氧体-Au³⁺分散液；

S2、将步骤S1中得到的铁锰氧体-Au³⁺分散液置于光照条件下进行还原反应，通入N₂去除溶液中的O₂，同时加入牺牲剂，继续反应，过滤，清洗，干燥，得到铁锰氧体-金纳米催化剂。

上述的制备方法，进一步改进的，步骤S1中，所述铁锰氧体的制备方法包括以下步骤：